(57)【要約】  電力変換器（３Ａ〜３Ｄ）から引き込む交流電力を並列に接続する引込盤（１）と、各電力変換器（３Ａ〜３Ｄ）を設置するための枠（ＵＡ〜ＵＤ）が設けられた接続ベース（２）とを備えた電力変換器の接続装置（２０）であって、各枠（ＵＡ〜ＵＤ）には、各電力変換器（３Ａ〜３Ｄ）の主回路を接続するための接続部（２１Ａ〜２１Ｄ）が設けられ、引込盤（１）は、各電力変換器（３Ａ〜３Ｄ）からの交流電力を遮断するブレーカ（１３Ａ〜１３Ｄ）を備えている。
2011142014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を交流電力に変換する電力変換回路を備えた複数の電力変換器からそれぞれ出力される交流電力を引き込む引込盤が設けられ、前記複数の電力変換器をそれぞれ設置するための複数の枠が設けられた電力変換器の接続装置であって、
前記複数の枠にそれぞれ設けられ、前記電力変換器の交流電力を出力する出力端と接続するための交流出力接続手段と、
前記複数の枠にそれぞれ設けられた前記交流出力接続手段と前記引込盤とを電気的にそれぞれ接続する複数のケーブルと、
前記複数のケーブルを並列に接続する並列回路と、
前記引込盤に設けられ、前記複数の電力変換器と前記並列回路とをそれぞれ接続する複数の交流電力の電気経路をそれぞれ開閉する複数の開閉手段と
を備えたことを特徴とする電力変換器の接続装置。
【請求項２】
前記引込盤は、前記複数の開閉手段を一括して開放させる一括開放手段を備えたこと
を特徴とする請求項１に記載の電力変換器の接続装置。
【請求項３】
前記各電力変換器は、前記電力変換回路の交流側に設けられ、開放されると交流電力の出力が停止する交流側開閉手段を備え、
前記引込盤は、前記複数の電力変換器のそれぞれに設けられた前記交流側開閉手段を一括して開放させる一括開放手段を備えたこと
を特徴とする請求項１に記載の電力変換器の接続装置。
【請求項４】
前記各電力変換器は、前記電力変換回路の直流側に設けられ、開放されると直流電力の入力が停止する直流側開閉手段を備え、
前記引込盤は、前記複数の電力変換器のそれぞれに設けられた前記直流側開閉手段を一括して開放させる一括開放手段を備えたこと
を特徴とする請求項１に記載の電力変換器の接続装置。
【請求項５】
前記引込盤及び前記複数の電力変換器は、前記並列回路により合成される前記複数の電力変換器から出力される交流電力に基づいて、制御電源に電力が供給されること
を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力変換器の接続装置。
【請求項６】
前記複数の枠にそれぞれ設けられ、前記電力変換器を、前記電力変換器と前記引込盤との間で情報の送受信をするための情報経路と接続するための情報経路接続手段
を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電力変換器の接続装置。
【請求項７】
前記引込盤は、前記情報経路接続手段に接続された前記情報経路を介して前記複数の電力変換器と送受信する情報に基づいて、前記複数の電力変換器を操作する電力変換器操作手段を備えたこと
を特徴とする請求項６に記載の電力変換器の接続装置。
【請求項８】
直流電力を交流電力に変換する電力変換回路を備えた複数の電力変換器と、
前記複数の電力変換器をそれぞれ設置するための複数の枠が設けられた接続ベースと、
前記複数の電力変換器からそれぞれ出力される交流電力を引き込む引込盤とを備え、
前記接続ベースは、
前記複数の枠にそれぞれ設けられ、前記電力変換器の交流電力を出力する出力端と接続するための交流出力接続手段と、
前記複数の枠にそれぞれ設けられた前記交流出力接続手段と前記引込盤とを電気的にそれぞれ接続する複数のケーブルとを備え、
前記引込盤は、
前記複数のケーブルを並列に接続する並列回路と、
前記複数の電力変換器と前記並列回路とを接続する複数の交流電力の電気経路をそれぞれ開閉する複数の開閉手段とを備えたこと
を特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
前記引込盤は、前記複数の開閉手段を一括して開放させる一括開放手段を備えたこと
を特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記各電力変換器は、前記電力変換回路の交流側に設けられ、開放されると交流電力の出力が停止する交流側開閉手段を備え、
前記引込盤は、前記複数の電力変換器のそれぞれに設けられた前記交流側開閉手段を一括して開放させる一括開放手段を備えたこと
を特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記各電力変換器は、前記電力変換回路の直流側に設けられ、開放されると直流電力の入力が停止する直流側開閉手段を備え、
前記引込盤は、前記複数の電力変換器のそれぞれに設けられた前記直流側開閉手段を一括して開放させる一括開放手段を備えたこと
を特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記引込盤及び前記複数の電力変換器は、前記並列回路により合成される前記複数の電力変換器から出力される交流電力に基づいて、制御電源に電力が供給されること
を特徴とする請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記接続ベースは、前記複数の枠にそれぞれ設けられ、前記電力変換器を、前記電力変換器と前記引込盤との間で情報の送受信をするための情報経路と接続するための情報経路接続手段を備えたこと
を特徴とする請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
前記引込盤は、前記情報経路接続手段に接続された前記情報経路を介して前記複数の電力変換器と送受信する情報に基づいて、前記複数の電力変換器を操作する電力変換器操作手段を備えたこと
を特徴とする請求項１３に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の単機の電力変換器を接続する電力変換器の接続装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、太陽光発電などにおいて、単機の電力変換器を並列に接続して、大容量の電力変換器として運転することが行われている。【０００３】
しかしながら、複数の単機の電力変換器を並列に接続する作業は、設置や配線などにおいて多くの労力を要する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−６７３４６号公報
【発明の概要】
【０００５】
本発明の目的は、複数の単機の電力変換器を容易に並列接続することのできる電力変換器の接続装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の観点に従った電力変換器の接続装置は、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路を備えた複数の電力変換器からそれぞれ出力される交流電力を引き込む引込盤が設けられ、前記複数の電力変換器をそれぞれ設置するための複数の枠が設けられた電力変換器の接続装置であって、前記複数の枠にそれぞれ設けられ、前記電力変換器の交流電力を出力する出力端と接続するための交流出力接続手段と、前記複数の枠にそれぞれ設けられた前記交流出力接続手段と前記引込盤とを電気的にそれぞれ接続する複数のケーブルと、
前記複数のケーブルを並列に接続する並列回路と、前記引込盤に設けられ、前記複数の電力変換器と前記並列回路とをそれぞれ接続する複数の交流電力の電気経路をそれぞれ開閉する複数の開閉手段とを備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置の主回路の構成を示す構成図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る電力変換装置の制御系の回路の構成を示す構成図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る電力変換器の接続装置の構成を示す構成図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置の主回路の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置１０の主回路の構成を示す構成図である。図２は、本実施形態に係る電力変換装置１０の制御系の回路の構成を示す構成図である。図３は、本実施形態に係る電力変換器の接続装置２０の構成を示す構成図である。なお、図中における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。以降の実施形態も同様にして重複した説明を省略する。
【００１０】
電力変換装置１０は、電力変換器の接続装置２０と、４つの電力変換器３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄとを備えている。電力変換器の接続装置２０は、引込盤１と、接続ベース２とを備えている。
【００１１】
引込盤１は、４つの電力変換器３Ａ〜３Ｄの交流側を並列に接続する回路を備えている。引込盤１は、４つの電力変換器３Ａ〜３Ｄの交流電力を引き込む。４つの電力変換器３Ａ〜３Ｄから出力される交流電力は、並列に接続された回路により合成される。引込盤１は、並列に接続する回路により合成された交流電力を出力する。引込盤１は、この合成された大容量の交流電力を交流負荷に供給する。また、引込盤１は、この合成された交流電力に基づいて、全ての電力変換器３Ａ〜３Ｄ及び引込盤１のそれぞれの制御電源に電力を供給する。
【００１２】
接続ベース２は、引込盤１及び４つの電力変換器３Ａ〜３Ｄを地面に据え付けるためのベースである。引込盤１は、接続ベース２に設置されている。４つの電力変換器３Ａ〜３Ｄを接続ベース２に設置すると、引込盤１と４つの電力変換器３Ａ〜３Ｄとの主回路及び制御回路が接続される。
【００１３】
電力変換器３Ａ〜３Ｄは、電力変換器の接続装置２０に設置される機器である。電力変換器３Ａ〜３Ｄは、単独で動作させることのできる単機の電力変換器である。電力変換器３Ａ〜３Ｄは、例えばパワーコンディショナー(PCS, Power Conditioning System)である。電力変換器３Ａ〜３Ｄは、それぞれ太陽電池９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄが直流側に接続されている。電力変換器３Ａ〜３Ｄの交流側は、それぞれケーブルＣＡ，ＣＢ，ＣＣ，ＣＤを介して引込盤１の主回路に接続されている。電力変換器３Ａ〜３Ｄは、ＬＡＮ(local area network)配線ＬＡ〜ＬＤを介して引込盤１に接続されている。
【００１４】
図１を参照して、電力変換装置１０の主回路について説明する。
【００１５】
各電力変換器３Ａ〜３Ｄは、電力変換部３５と、直流ブレーカ３６と、コンタクター３７と、制御電源スイッチＳ３とを備えている。
【００１６】
電力変換部３５は、太陽電池９Ａ〜９Ｄから入力される直流電力を三相交流電力に変換する電力変換回路を備えている。電力変換部３５は、変換した三相交流電力を出力する。
【００１７】
直流ブレーカ３６は、電力変換部３５の直流入力側に設けられている。直流ブレーカ３６が投入されると、太陽電池９Ａ〜９Ｄからの直流電力が電力変換部３５に入力される。直流ブレーカ３６が開放されると、太陽電池９Ａ〜９Ｄからの直流電力が電力変換部３５に入力されない。
【００１８】
コンタクター３７は、電力変換部３５の交流出力側に設けられている。コンタクター３７の交流出力側は、ケーブルＣＡ〜ＣＤと接続されている。コンタクター３７が投入されると、電力変換部３５から交流電力が出力される。コンタクター３７が開放されると、電力変換部３５から交流電力が出力されない。
【００１９】
制御電源スイッチＳ３は、電力変換器３Ａ〜３Ｄの運転又は停止をするためのスイッチである。
【００２０】
引込盤１は、ブレーカ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄと、変圧器１５と、ＵＰＳ(uninterruptible power system)１６と、制御電源スイッチＳ１とを備えている。
【００２１】
ブレーカ１３Ａ〜１３Ｄは、それぞれ電力変換器３Ａ〜３Ｄの交流出力側とそれぞれケーブルＣＡ〜ＣＤを介して接続されている。４つのブレーカ１３Ａ〜１３Ｄの出力側は、並列に接続されている。従って、４つのブレーカ１３Ａ〜１３Ｄから出力される交流電力は合成される。
【００２２】
この合成された交流電力は、電力変換装置１０の交流出力として、交流負荷及び全ての電力変換器３Ａ〜３Ｄの制御電源に供給される。ブレーカ１３Ａ〜１３Ｄが投入されると、それぞれ電力変換器３Ａ〜３Ｄから交流電力が出力される。ブレーカ１３Ａ〜１３Ｄが開放されると、対応する電力変換器３Ａ〜３Ｄから出力された交流電力の出力が停止する。
【００２３】
変圧器１５は、合成された交流電力をＵＰＳ１６の入力に適した交流電圧に変換する。
【００２４】
ＵＰＳ１６は、変圧器１５から供給された交流電力に基づいて、全ての電力変換器３Ａ〜３Ｄ及び引込盤１のそれぞれの制御電源に交流電力を供給する。
【００２５】
制御電源スイッチＳ１は、引込盤１の運転又は停止をするためのスイッチである。
【００２６】
図２を参照して、電力変換装置１０の制御系の回路について説明する。
【００２７】
各電力変換器３Ａ〜３Ｄは、表示操作部３１と、制御基板３３とを備えている。
【００２８】
表示操作部３１は、電力変換器３Ａ〜３Ｄを操作するための操作機能及び監視等に用いる情報を表示するための表示機能を有している。表示操作部３１は、ＬＡＮ配線ＬＡ〜ＬＤを介して、引込盤１又は他の電力変換器３Ａ〜３Ｄとの情報の送受信を行う。
【００２９】
操作機能は、自己の電力変換器３Ａ〜３Ｄ、他の電力変換器３Ａ〜３Ｄ、又は引込盤１を構成する各機器に対する操作を行なうための機能である。
【００３０】
例えば、表示操作部３１により行なう操作としては、全ての電力変換器３Ａ〜３Ｄに対しては、直流ブレーカ３６の開閉操作、コンタクター３７の開閉操作、又は電力変換部３５に関する操作（運転開始、運転内容の調整、又は運転停止など）の操作がある。引込盤１に対する操作としては、ブレーカ１３Ａ〜１３Ｄの開閉操作がある。引込盤１に対するブレーカ１３Ａ〜１３Ｄの開閉操作としては、自己の電力変換器３Ａ〜３Ｄに対応するブレーカ１３Ａ〜１３Ｄの開閉操作と、任意に選択したブレーカ１３Ａ〜１３Ｄの開閉操作と、全てのブレーカ１３Ａ〜１３Ｄを一括して行う開閉操作がある。
【００３１】
例えば、表示操作部３１に表示する内容としては、直流ブレーカ３６の開閉状態、コンタクター３７の開閉状態、電力変換部３５の運転状態などがある。
【００３２】
制御基板３３は、電力変換装置１０の制御に関する処理をする。制御基板３３は、表示操作部３１、引込盤１、又は、自己の電力変換器３Ａ〜３Ｄを構成する機器に対する他の電力変換器３Ａ〜３Ｄから送信された操作等の制御指令を受けて制御をする。制御基板３３は、表示操作部３１からの操作により、自己の電力変換器３Ａ〜３Ｄを構成する機器の制御、引込盤１、又は他の電力変換器３Ａ〜３Ｄへの制御指令の出力を行う。
【００３３】
引込盤１は、表示操作部１１と、ＨＵＢ１２と、前述したブレーカ１３Ａ〜１３Ｄと、非常停止ボタン１４とを備えている。
【００３４】
ＨＵＢ１２は、各電力変換器３Ａ〜３Ｄの表示操作部３１とＬＡＮ配線ＬＡ〜ＬＤで接続されている。
【００３５】
表示操作部１１は、電力変換装置１０を構成する全ての機器を操作するための機能及び電力変換装置１０に関する全ての情報を表示する機能を有している。
【００３６】
表示操作部１１は、電力変換器３Ａ〜３Ｄに対する操作機能としては、各電力変換器３Ａ〜３Ｄの表示操作部３１と同等の機能を有している。表示操作部１１は、任意の電力変換器３Ａ〜３Ｄに対して、機器操作、異常又は警告などの表示、情報の送受信などの指令をする。引込盤１内に対する操作機能としては、任意のブレーカ１３Ａ〜１３Ｄの開閉操作などがある。
【００３７】
表示操作部１１は、ＨＵＢ１２から受信する情報により、全ての電力変換器３Ａ〜３Ｄに関する情報を受信する。このように受信した情報に基づいて、表示操作部１１は、電力変換装置１０に関する任意の情報を表示する。表示操作部１１は、ＨＵＢ１２を介して情報を送信することにより、任意の電力変換器３Ａ〜３Ｄに情報を送信する。
【００３８】
表示操作部１１は、電力変換器３Ａ〜３Ｄに関する情報を表示する機能としては、各電力変換器３Ａ〜３Ｄの表示操作部３１と同等の機能を有している。表示操作部１１は、負荷に供給する電流、電圧、又は電力などの状態を表示する。表示操作部１１は、電力変換装置１０を構成する機器の異常、警告、監視などの情報を表示する。
【００３９】
非常停止ボタン１４は、非常時に電力変換装置１０の運転を緊急停止させるためのボタンである。作業者が非常停止ボタン１４を押すと、全てのブレーカ１３Ａ〜１３Ｄ、及び全ての電力変換器３Ａ〜３Ｄの直流ブレーカ３６及びコンタクター３７が開放される。なお、この場合において、全ての電力変換器３Ａ〜３Ｄの電力変換部３５の電力変換動作を停止させるようにしてもよい。
【００４０】
図３を参照して、電力変換器の接続装置２０の構成について説明する。
【００４１】
電力変換器の接続装置２０は、接続ベース２に引込盤１を取り付けた構成である。
【００４２】
接続ベース２は、４つの電力変換器３Ａ〜３Ｄをそれぞれ設置するための４つの枠ＵＡ，ＵＢ，ＵＣ，ＵＤが設けられたベースである。接続ベース２は、例えば形鋼で出来ている。
【００４３】
枠ＵＡ〜ＵＤには、交流出力接続部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ及びコネクタ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄが設けられている。
【００４４】
交流出力接続部２１Ａ〜２１Ｄは、電力変換器３Ａ〜３Ｄの交流出力端とそれぞれ接続するための接続箇所である。電力変換器３Ａ〜３Ｄの交流出力端を交流出力接続部２１Ａ〜２１Ｄに接続すると、三相交流のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相がケーブルＣＡ，ＣＢ，ＣＣ，ＣＤにより引込盤１と接続される。これにより、電力変換装置１０の主回路が形成される。
【００４５】
コネクタ２２Ａ〜２２Ｄは、電力変換器３Ａ〜３Ｄに情報の送受信するためのＬＡＮ配線ＬＡ，ＬＢ，ＬＣ，ＬＤを接続するための接続箇所である。電力変換器３Ａ〜３ＤをＬＡＮ配線ＬＡ〜ＬＤでコネクタ２２Ａ〜２２Ｄに接続すると、ＬＡＮ配線ＬＡ〜ＬＤにより、電力変換器３Ａ〜３Ｄと引込盤１との情報の送受信が可能なネットワークが形成される。
【００４６】
本実施形態によれば、電力変換器の接続装置２０を用いることで、複数の単機の電力変換器３Ａ〜３Ｄを並列接続した大容量の電力変換装置１０を容易に構成することができる。例えば、既存の複数の電力変換器３Ａ〜３Ｄが設置されている場合、電力変換器の接続装置２０を用いることで、複数の電力変換器３Ａ〜３Ｄを並列接続した大容量の電力変換装置１０に構成するための作業時間を短縮することができる。
【００４７】
また、電力変換器の接続装置２０を用いて、複数の電力変換器３Ａ〜３Ｄを並列接続することにより、複数の電力変換器３Ａ〜３Ｄを一括して操作、監視及び管理をすることができる。さらに、引込盤１と各電力変換器３Ａ〜３Ｄは、接続ベース２によりＬＡＮ配線ＬＡ〜ＬＤで接続されるため、引込盤１と各電力変換器３Ａ〜３Ｄとの相互の情報の送受信を行うことができる。これにより、引込盤１又は各電力変換器３Ａ〜３Ｄのいずれにおいても電力変換装置１０全体の操作、監視及び管理をすることができる。
【００４８】
さらに、引込盤１に設けられている非常停止ボタン１４により、非常時に容易に電力変換装置１０の運転を停止させることができる。
【００４９】
また、各電力変換器３Ａ〜３Ｄに対応するブレーカ１３Ａ〜１３Ｄを引込盤１に設けることで、引込盤１において主回路の保護をすることができる。
【００５０】
さらに、これらのブレーカ１３Ａ〜１３Ｄを選択して開放することにより、作業者は、主回路を容易に解列することができる。これにより、電力変換装置１０のメンテナンス性を向上させることができる。
【００５１】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置１０Ａの主回路の構成を示す構成図である。
【００５２】
電力変換装置１０Ａは、図１に示す第１の実施形態に係る電力変換装置１０Ａの主回路の構成を示す構成図である。電力変換装置１０Ａは、全ての電力変換器３Ａ〜３Ｄ及び引込盤１Ａのそれぞれの制御電源に、太陽電池９Ａ〜９Ｄに基づく交流電力に代えて、別系統の交流電源ＰＷから供給される交流電力を供給する。その他は、第１の実施形態と同様である。
【００５３】
引込盤１Ａは、図１に示す第１の実施形態に係る引込盤１において、変圧器１５及びＵＰＳ１６を取り除いた構成である。接続ベース２Ａは、図１に示す第１の実施形態に係る接続ベース２において、外部の交流電源ＰＷから交流電力を取り込む配線をした構成である。その他は、第１の実施形態と同様である。
【００５４】
接続ベース２Ａは、外部の交流電源ＰＷから供給される交流電力を、引込盤１及び４つの電力変換器３Ａ〜３Ｄのそれぞれの制御電源に供給する。
【００５５】
本実施形態によれば、外部の交流電源ＰＷから引込盤１Ａ及び電力変換器３Ａ〜３Ｄのそれぞれの制御電源に交流電力を供給する電力変換装置１０Ａの構成とすることができる。これにより、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５６】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明によれば、複数の単機の電力変換器を容易に並列接続することのできる電力変換器の接続装置を提供することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2011142014.tif 000006
【国際調査報告】
2011142014.tif 000007
2011142014.tif 000008
2011142014.tif 000009
2011142014.tif 000010